CN110971787A

CN110971787A - 一种可调焦光学传感器

Info

Publication number: CN110971787A
Application number: CN201811135363.0A
Authority: CN
Inventors: 郭劲; 于萍; 邵帅; 薛向尧; 王光; 高云国
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2038-09-28
Also published as: CN110971787B

Abstract

本发明提供一种可调焦光学传感器，包括箱体、图像传感器、光学镜头、用于安装所述光学镜头的镜头固定组件，所述图像传感器和所述镜头固定组件设置在所述箱体内部，所述光学镜头的一端延伸设有导向部，所述箱体的一端具有通孔，部分所述导向部通过所述通孔位于所述箱体外，所述图像传感器和所述光学镜头的光轴共轴，所述箱体的外表面设有与所述导向部配合的调整组件，通过所述调整组件调整所述导向部沿所述通孔进行轴向方向平移，通过导向部带动所述光学镜头和所述图像传感器之间的距离调整，待距离调整完毕将所述光学镜头位置进行锁紧，随时调整光学传感器中光学镜头与图像传感器之间的距离，方便获得清晰的图像，操作过程方便，结构简单。

Description

一种可调焦光学传感器

技术领域

本发明涉及光学调焦领域，特别涉及一种可调焦光学传感器。

背景技术

光学传感器用来接收可见波段的信号，当测量目标的距离或者工作环境温度发生变化时，光学传感器的成像会变得不清晰，为了获得清晰的图像，需要随时调整光学传感器中光学镜头与接收CCD之间的距离。为了调整方便及减少成本，在光学传感器中设计了手动调焦装置。常见的一种方案中，如图1所示，光学传感器包括箱体1、接收CCD2、螺钉3、光学镜头4、螺钉5、镜头盖6。光学镜头4通过螺钉5固定连接在箱体1上，调节接收CCD2与光学镜头4的光轴同轴，用螺钉3将接收CCD2固定在箱体1上。

该光学传感器存在的主要问题是：测量目标的距离或者工作环境温度发生变化时，光学传感器的成像会变得不清晰。

发明内容

本发明实施例提供了一种可调焦光学传感器，随时调整光学传感器中光学镜头与图像传感器之间的距离，方便获得清晰的图像，操作过程方便，结构简单。

本发明提供一种可调焦光学传感器，包括箱体、图像传感器、光学镜头、用于安装所述光学镜头的镜头固定组件，所述图像传感器和所述镜头固定组件设置在所述箱体内部，所述光学镜头的一端延伸设有导向部，所述箱体的一端具有通孔，部分所述导向部通过所述通孔位于所述箱体外，所述图像传感器和所述光学镜头的光轴共轴，所述箱体的外表面设有与所述导向部配合的调整组件，通过所述调整组件调整所述导向部沿所述通孔进行轴向方向平移，通过导向部带动所述光学镜头和所述图像传感器之间的距离调整，待距离调整完毕将所述光学镜头位置进行锁紧。

可选地，还包括导向组件，所述导向组件包括设置在所述箱体内壁上第一导向槽或第一导向块、以及对应设置在所述光学镜头的外周壁上的第二导向块或第二导向槽，所述第一导向块可往复滑动地置于所述第一导向槽内或所述第二导向块可往复滑动地置于所述第二导向槽内。

可选地，所述箱体设有齿轮以及与所述齿轮同轴安装的拨盘，所述导向部的外表面沿轴线方向延伸设有与所述齿轮啮合的齿轮槽，通过转动所述拨盘带动齿轮转动，所述齿轮与所述齿轮槽啮合传动调整所述光学镜头的位置。

可选地，所述导向部的外表面具有外螺纹，相邻所述通孔的箱体上设有可与所述外螺纹啮合的调整螺母和用于限定所述调整螺母位置的限制块，转动所述调整螺母，在所述限位块的限制下所述调整螺母围绕自身转动，所述光学镜头在所述导向组件的导向限制下将所述调整螺母的圆周转动转化为所述导向部的直线运动，进而调整所述光学镜头的位置。

可选地，所述镜头固定组件包括第一固定架和第二固定架，所述第一固定架和所述第二固定架间隔固定在所述光学镜头外周壁，在所述光学镜头的位置调整完成后所述第一固定架和所述第二固定架与所述箱体的内表面固定连接。

可选地，所述调整螺母设有锁紧组件，所述锁紧组件将所述调整螺母锁紧在所述箱体上，当需要调整所述光学镜头位置时将所述解锁组件进行解锁后调整所述调整螺母转动。

可选地，所述图像传感器为光学传感器或红外光传感器。

可选地，还包括驱动组件，所述驱动组件与所述调整螺母传动连接，所述驱动组件转动带动所述调整螺母进行转动。

可选地，所述箱体内部设有用于检测所述光学镜头位置的位置传感器。

可选地，所述箱体、所述第一导向块或述第二导向块采用2A12铝材料，所述镜头固定组件采用Q235钢材料，所述调整螺母采用H62铜材料。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

附图说明

图1是现有技术中的一个方案的结构示意图；

图2是本发明可调焦光学传感器的结构示意图；

图3是图2的主视图；

图4是图2的俯视图。

附图标记：

箱体6、图像传感器7、第一螺钉8、光学镜头9、第一固定架10、第二螺钉11、调整螺母12、限制块13、第三螺钉14、第二导向块15、第四螺钉16、第二导向槽17、第五螺钉18、第二固定架19。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

结合图2所示，本发明提供一种可调焦光学传感器，包括箱体6、图像传感器7、光学镜头9、用于安装所述光学镜头9的镜头固定组件，所述图像传感器7通过第一螺钉8固定在箱体6内部，镜头固定组件通过第五螺钉18安装在在所述箱体6内部，所述光学镜头9的一端延伸设有导向部，所述箱体6的一端具有通孔，部分所述导向部通过所述通孔位于所述箱体6外，所述图像传感器7和所述光学镜头9的光轴共轴，所述箱体6的外表面设有与所述导向部配合的调整组件，通过所述调整组件调整所述导向部沿所述通孔进行轴向方向平移，类似活塞的方式进行运动，通过导向部带动所述光学镜头9和所述图像传感器7之间的距离调整，待距离调整完毕将所述光学镜头9位置进行锁紧。

为了防止光学镜头9在移动过程中发生周向窜动，本实施例中，还包括导向组件，用来限制光学镜头9沿着直线运动，具体地，所述导向组件包括设置在所述箱体6内壁上第一导向槽或第一导向块、以及对应设置在所述光学镜头9的外周壁上的第二导向块15或第二导向块槽17，这两种方式分开进行，即当箱体6内壁上设置导向槽时候则光学镜头9上对应设置导向块，反之，当箱体6上设置导向块时候则对应在光学镜头9上设置导向槽，在安装完成后，所述第一导向块可往复滑动地置于所述第一导向槽内或所述第二导向块15可往复滑动地置于所述第二导向块槽17内，在导向组件的限制下，光学镜头9可以在箱体6内部进行直线位移，避免发生转动，使得调整过程更加顺畅。

对于通过导向部带动所述光学镜头9和所述图像传感器7之间的距离调整，提供两种实现方式：

第一种采用齿轮啮合的方式

具体地，所述箱体6设有齿轮以及与所述齿轮同轴安装的拨盘，所述导向部的外表面沿轴线方向延伸设有与所述齿轮啮合的齿轮槽，通过转动所述拨盘带动齿轮转动，所述齿轮与所述齿轮槽啮合传动调整所述光学镜头9的位置。

第二种采用螺纹连接的方式

在导向部的外表面具有外螺纹，相邻所述通孔的箱体6上设有可与所述外螺纹啮合的调整螺母12和用于限定所述调整螺母12位置的限制块13，转动所述调整螺母12，限制块13通过第三螺钉14固定在箱体6上，限制块13成“L”型，在所述限位块的限制下所述调整螺母12围绕自身转动而不能进行轴向方向的运动，而光学镜头9在所述导向组件的导向限制下将所述调整螺母12的圆周转动转化为所述导向部的直线运动，通过旋转调整螺母12即可调整所述光学镜头9的位置，直到图像传感器7获得清晰的图像，调整过程比较方便可行。

进一步地，在光学镜头9位置调整完成获得清晰的图像后需要将光学镜头9的位置进行固定，则调整螺母12设有锁紧组件，锁紧组件将所述调整螺母12锁紧在所述箱体6上，当需要调整所述光学镜头9位置时将所述解锁组件进行解锁后调整所述调整螺母12转动，锁紧组件可以采用螺钉，对此不做限定。

对于光学镜头9的固定结构，本实施例中，镜头固定组件包括第一固定架10和第二固定架19，第一固定架10和第二固定架19采用“C”型结构，可以间隔套设在光学镜头9的外周壁上，光学镜头9通过第二螺钉11与第一固定架10和第二固定架19固定连接，可以保持光学镜头9在箱体6内平衡使得运动平稳，在所述光学镜头9的位置调整完成后第一固定架10和第二固定架19通过第五螺钉18与所述箱体6的内表面固定连接，当在对光学镜头9进行调整之前还需要将第五螺钉18拆下以便对第一固定架10和第二固定架19进行调整。

本实施例中，图像传感器7为光学传感器或红外光传感器，对此不做限定。

为了实现对光学镜头9位置的自动调整，还包括驱动组件，驱动组件可以采用伺服电机，伺服电机和调整螺母12传动连接，如齿轮啮合传动，通过电控实现所述驱动组件转动，进而带动所述调整螺母12进行转动，实现光学镜头9位置调整的自动化。

为了便于对光学镜头9位置的检测，在箱体6内部设有用于检测所述光学镜头9位置的位置传感器，通过位置传感器进行光学镜头9位置的检测避免在调整过程中出现调整过度，造成元器件损坏的情况，还可以增加报警单元，当位置达到临界值时候发出报警提示，本领域普通技术人员可以灵活选择，对此不做限定。

对于本发明提供的装置，具体地，其中箱体6、第一导向块和第二导向块15均采用2A12铝材料；第一螺钉8、第一固定架10、第二固定架19、第二螺钉11、限制块13、第三螺钉14、第四螺钉16均采用Q235钢材料，调整螺母12采用H62铜材料；图像传感器7采用美国PULNIX生产的CCD,型号为TM-1327GE；光学镜头9为由光学镜片组和外壳组成，外壳采用铝材料，光学镜片组由多块光学镜片组成，光学镜片采用K9材料，对此不做限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种可调焦光学传感器进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种可调焦光学传感器，其特征在于，包括箱体、图像传感器、光学镜头、用于安装所述光学镜头的镜头固定组件，所述图像传感器和所述镜头固定组件设置在所述箱体内部，所述光学镜头的一端延伸设有导向部，所述箱体的一端具有通孔，部分所述导向部通过所述通孔位于所述箱体外，所述图像传感器和所述光学镜头的光轴共轴，所述箱体的外表面设有与所述导向部配合的调整组件，通过所述调整组件调整所述导向部沿所述通孔进行轴向方向平移，通过导向部带动所述光学镜头和所述图像传感器之间的距离调整，待距离调整完毕将所述光学镜头位置进行锁紧。

2.根据权利要求1所述的可调焦光学传感器，其特征在于，还包括导向组件，所述导向组件包括设置在所述箱体内壁上第一导向槽或第一导向块、以及对应设置在所述光学镜头的外周壁上的第二导向块或第二导向槽，所述第一导向块可往复滑动地置于所述第一导向槽内或所述第二导向块可往复滑动地置于所述第二导向槽内。

3.根据权利要求1所述的可调焦光学传感器，其特征在于，所述箱体设有齿轮以及与所述齿轮同轴安装的拨盘，所述导向部的外表面沿轴线方向延伸设有与所述齿轮啮合的齿轮槽，通过转动所述拨盘带动齿轮转动，所述齿轮与所述齿轮槽啮合传动调整所述光学镜头的位置。

4.根据权利要求2所述的可调焦光学传感器，其特征在于，所述导向部的外表面具有外螺纹，相邻所述通孔的箱体上设有可与所述外螺纹啮合的调整螺母和用于限定所述调整螺母位置的限制块，转动所述调整螺母，在所述限位块的限制下所述调整螺母围绕自身转动，所述光学镜头在所述导向组件的导向限制下将所述调整螺母的圆周转动转化为所述导向部的直线运动，进而调整所述光学镜头的位置。

5.根据权利要求1所述的可调焦光学传感器，其特征在于，所述镜头固定组件包括第一固定架和第二固定架，所述第一固定架和所述第二固定架间隔固定在所述光学镜头外周壁，在所述光学镜头的位置调整完成后所述第一固定架和所述第二固定架与所述箱体的内表面固定连接。

6.根据权利要求4所述的可调焦光学传感器，其特征在于，所述调整螺母设有锁紧组件，所述锁紧组件将所述调整螺母锁紧在所述箱体上，当需要调整所述光学镜头位置时将所述解锁组件进行解锁后调整所述调整螺母转动。

7.根据权利要求1所述的可调焦光学传感器，其特征在于，所述图像传感器为光学传感器或红外光传感器。

8.根据权利要求4所述的可调焦光学传感器，其特征在于，还包括驱动组件，所述驱动组件与所述调整螺母传动连接，所述驱动组件转动带动所述调整螺母进行转动。

9.根据权利要求1所述的可调焦光学传感器，其特征在于，所述箱体内部设有用于检测所述光学镜头位置的位置传感器。

10.根据权利要求4所述的可调焦光学传感器，其特征在于，所述箱体、所述第一导向块或述第二导向块采用2A12铝材料，所述镜头固定组件采用Q235钢材料，所述调整螺母采用H62铜材料。